專利名稱：層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種正溫度系數(shù)熱敏電阻。
正溫度系數(shù)熱敏電阻器廣泛用于自調(diào)功率限溫加熱、電器部件的限流保護(hù)等領(lǐng)域，目前主要有陶瓷和高分子聚合物兩大類，而以高分子聚合物為基體的正溫度系數(shù)熱敏電阻具有起始零功率電阻小、電流過(guò)載時(shí)斷流速度快、安全電流大等特點(diǎn)，因此，在實(shí)際應(yīng)用中占有的份額近年來(lái)有逐漸上升的趨勢(shì)。在具體的應(yīng)用中，對(duì)熱敏電阻電極的引出方式有不同的要求，高分子聚合物PTC熱敏電阻傳統(tǒng)上均做成引腳方式，只可采用焊接工藝，但很多電器部件需采用卡接工藝，就需要有相應(yīng)的層片狀高分子聚合物PTC熱敏電阻?，F(xiàn)有的高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻工藝比較復(fù)雜，成本高。
本發(fā)明目的就是制取一種工藝簡(jiǎn)單、成本較低的新型的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器。
本發(fā)明的高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器的芯材主要由高分子聚合物45-55％、導(dǎo)電填料20-35％、經(jīng)表面處理的無(wú)機(jī)填料5-20％、加工助劑1-3％等組合而成。首先在密煉機(jī)中，把溫度控制在高分子聚合物熔點(diǎn)以上50-80℃，剪切扭轉(zhuǎn)力矩為0.2-0.7KN·m條件下混煉5-10分鐘，出料后經(jīng)冷卻、粉碎。然后采用熱壓方法，在壓機(jī)上熱壓的模具溫度控制在150℃-170℃壓力為4MPa的條件下，壓制出面積為100-10000cm2，厚度為0.1-5mm的板材。或采用雙螺桿擠出機(jī)混煉，用擠出機(jī)擠出，擠出機(jī)的各段溫度控制在150℃、160℃、170℃、180℃的條件下進(jìn)行擠出，擠出的熔體用壓光機(jī)定型冷卻，再切割成一定尺寸的板材。壓制出面積為100-10000cm2，厚度為0.1-5mm的板材。此板材需進(jìn)行化學(xué)或輻照交聯(lián)，所述的化學(xué)交聯(lián)是在混料配方中加入交聯(lián)劑于高溫下進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)；所述的輻照交聯(lián)是先制成未經(jīng)交聯(lián)的芯料板材，用γ射線或電子束輻照交聯(lián)，輻照劑量在5-100mrad。然后在壓機(jī)上于高分子聚合物熔點(diǎn)溫度以上10-50℃的條件下熱壓，把金屬片熱壓貼覆于上述已交聯(lián)的高分子聚合物正溫度系數(shù)板材的二面，所述的金屬層可以是厚度為0.01-0.03mm的金屬箔片，也可以是相應(yīng)厚度的金屬網(wǎng)層。此金屬片層作為組成層片狀復(fù)合板材電極，將此復(fù)合板材用沖壓機(jī)按一定尺寸沖切下的小片即為可供使用的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器。
所述的高分子聚合物是指各種部分結(jié)晶型的高分子聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、尼龍、聚對(duì)苯二甲酸二乙酸、聚對(duì)苯二甲酸二丁酸、聚甲醛、等以及它們的共聚合物。
所述的導(dǎo)電填料是指碳黑、石墨、金屬粉末、各種長(zhǎng)徑比為15-50的金屬纖維、各種長(zhǎng)徑比為15-50的表面鍍有金屬涂層的無(wú)機(jī)纖維和有機(jī)纖維。
所述的金屬可以是銅、鐵、鎳、銀、鋁以及它們的合金。
所述的無(wú)機(jī)纖維可以是玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維；所述的有機(jī)纖維可以是棉花等天然有機(jī)纖維和凱芙拉-49(Kevler-49)等合成有機(jī)纖維。
所述的無(wú)機(jī)填料是指粒徑＜50μm的無(wú)機(jī)化合物，如氧化鋅、氧化鋁、二氧化硅、高嶺土、滑石粉、碳酸鈣、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硅酸鈣等。
所述的加工助劑是指(1)抗氧化劑主要有位阻酚類抗氧劑和胺類抗氧劑；(2)輔抗氧劑主要有亞磷酸酯類、磷酸酯類和硫醚類輔抗氧劑；(3)交聯(lián)劑主要是指各種有機(jī)過(guò)氧化物；(4)偶聯(lián)劑主要是指各種硅烷和酞酸酯類有機(jī)化合物；(5)潤(rùn)滑劑主要是指硬酯酸鹽類、油酸鹽類、低分子量的聚乙烯臘和低分子量的聚丙烯臘等；(6)加工綜合平衡劑主要是指乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于用該法制得的熱敏電阻器性能優(yōu)良，如應(yīng)用于電話通信的過(guò)流保護(hù)時(shí)，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能通過(guò)郵電部有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足電話通信中過(guò)流保護(hù)保安單元中卡接式聯(lián)結(jié)的要求，降低了成本，擴(kuò)大了應(yīng)用面。
本發(fā)明的實(shí)施例如下實(shí)施例1高分子聚合物為聚乙烯，其體積含量為50％，導(dǎo)電填料為碳黑(粒徑＜100μm)其體積含量為30％，無(wú)機(jī)填料為氧化鋅(粒徑＜50μm)體積含量為8％、氫氧化鋁(Al2O3·3H2O、粒徑＜50μm)體積含量為10％，加工助劑為抗氧劑、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑，其體積含量為2％在190-200℃溫度下于密煉機(jī)中混煉均勻，經(jīng)冷卻、粉碎后將其放在壓模中，用壓力為4MPa/Cm2，溫度為170℃的條件下，壓成面積為100Cm2厚度為2.0mm的芯材，將Ni片經(jīng)表面平整化后，在壓力為2MPa溫度為150℃條件下將其熱壓到芯材的二面，將此層片復(fù)合材料在沖壓機(jī)上沖壓成6*6mm小片經(jīng)精整即成可以實(shí)用的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，該電阻器在25℃時(shí)的零功率電阻＜10Ω，經(jīng)20次電沖擊后電阻升值的極差＜30％。實(shí)施例2高分子聚合物為聚乙烯，其體積含量為50％，導(dǎo)電填料為碳黑(粒徑＜50μm)其體積含量為30％，無(wú)機(jī)填料為氫氧化鎂(粒徑＜50μm)體積含量為18％，加工助劑為抗氧劑、偶聯(lián)劑，其體積含量為2％在190-200℃溫度下于密煉機(jī)中混煉均勻，經(jīng)冷卻、粉碎后將其放在壓模中，用壓力為4NPa/Cm2，溫度為170℃的條件下，壓成面積為100Cm2厚度為2.0mm的芯材，將此芯材經(jīng)Co80γ射線輻照，劑量為12Mrad，經(jīng)過(guò)輻照過(guò)的芯材將Ni片經(jīng)表面平整化后，在壓力為2MPa溫度為150℃條件下將其熱壓到芯材的二面，將此層片復(fù)合材料板材在沖壓機(jī)上沖壓成6*6mm小片即成可以實(shí)用的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，該電阻器在25℃時(shí)的零功率電阻＜10Ω，經(jīng)20次電沖擊后電阻升值的極差＜30％。實(shí)施例3把混料方法改為用雙螺桿擠出機(jī)混煉，其他條件均與實(shí)施例2相同，可得到與實(shí)施例2相類似的產(chǎn)品。實(shí)施例4芯材的制備改為用擠出機(jī)擠出。擠出機(jī)的各段溫度控制在150℃、160℃、170℃、180℃的條件下進(jìn)行擠出，擠出的熔體用壓光機(jī)定型冷卻再切割成面積為100Cm2、厚度為2.0mm的芯材，其他條件均與實(shí)施例2相同，可得到與實(shí)施例2相類似的產(chǎn)品。實(shí)施例5芯材的輻照方式改為電子束輻照，劑量為12Mrad，其他條件均與實(shí)施例2相同，可得到與實(shí)施例2相類似的產(chǎn)品。實(shí)施例6高分子聚合物為聚乙烯，其體積含量為48％，加工綜合平衡劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，體積含量為5％，導(dǎo)電填料為碳黑(粒徑＜50μm)其體積含量為30％，無(wú)機(jī)填料為三氧化二鋁(粒徑＜50μm)體積含量為15％，加工助劑為抗氧劑、偶聯(lián)劑，其體積含量為2％其他條件均與實(shí)施例2相同，可得到與實(shí)施例2相類似的產(chǎn)品。實(shí)施例7把導(dǎo)電填料改為鎳粉、體積含量為30％，其他條件均與實(shí)施例6相同，可得到與實(shí)施例6相類似的產(chǎn)品。實(shí)施例8把導(dǎo)電填料改為表面鍍鎳的碳纖維(長(zhǎng)徑比為20)，體積含量為30％，其他條件均與實(shí)施例6相同，可得到與實(shí)施例6相類似的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，由芯材和貼覆于上述芯材二面的金屬片構(gòu)成，其特征在于所述的芯材主要由高分子聚合物45-55％、導(dǎo)電填料20-35％、經(jīng)表面處理的無(wú)機(jī)填料5-20％、加工助劑1-3％組成，該芯材首先用密煉機(jī)混煉，混煉5-10分鐘出料后粉碎，然后采用熱壓方法，將其壓制成厚度為0.1-5mm的板材，再將所述板材進(jìn)行交聯(lián)處理，最后在板材的兩個(gè)表面熱壓貼復(fù)金屬層，并按需要尺寸沖壓成產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于所述的芯材也可采用雙螺桿擠出機(jī)混煉后用擠出機(jī)擠出，擠出的熔體用壓光機(jī)定型冷卻，再切割成一定尺寸的板材。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于混煉溫度控制在聚合物基體熔點(diǎn)溫度以上50～80℃，剪切扭轉(zhuǎn)力矩為0.2-0.7KN·m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于熱壓的模具溫度控制在150℃-170℃壓力為4MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于擠出機(jī)的各段溫度控制在 150℃、160℃、170℃、180℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于采用化學(xué)交聯(lián)方法，在混料配方中加入交聯(lián)劑，在擠出加工的同時(shí)，于高溫下進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于也可以先制成未經(jīng)交聯(lián)的芯料板材，用γ射線或電子束輻照交聯(lián)，輻照劑量在5-100mrad。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于所述的金屬層可以是厚度為0.01-0.03mm的金屬箔片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于；所述的金屬層可以是相應(yīng)厚度的金屬網(wǎng)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于所述的高分子聚合物是指各種部分結(jié)晶型的高分子聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、尼龍、聚對(duì)苯二甲酸二乙酸、聚對(duì)苯二甲酸二丁酸、聚甲醛、等以及它們的共聚合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于所述的導(dǎo)電填料是指碳黑、石墨、金屬粉末各種長(zhǎng)徑比為15-50的金屬纖維、各種長(zhǎng)徑比為15-50的表面鍍有金屬涂層的無(wú)機(jī)纖維和有機(jī)纖維。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9或11所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于所述的金屬可以是銅、鐵、鎳、銀、鋁以及它們的合金。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9或11所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于所述的無(wú)機(jī)纖維可以是玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維；所述的有機(jī)纖維可以是棉花等天然有機(jī)纖維和凱芙拉-49(Kevler-49)等合成有機(jī)纖維。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于所述的無(wú)機(jī)填料是指粒徑＜50μm的無(wú)機(jī)化合物，如氧化鋅、氧化鋁、二氧化硅、高嶺土、滑石粉、碳酸鈣、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硅酸鈣等。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器，其特征在于所述的加工助劑是指(1)抗氧化劑主要有位阻酚類抗氧劑和胺類抗氧劑；(2)輔抗氧劑主要有亞磷酸酯類、膦酸酯類和硫醚類輔抗氧劑；(3)交聯(lián)劑主要是指各種有機(jī)過(guò)氧化物；(4)偶聯(lián)劑主要是指各種硅烷和酞酸酯類有機(jī)化合物；(5)潤(rùn)滑劑主要是指硬酯酸鹽類、油酸鹽類、低分子量的聚乙烯臘和低分子量的聚丙烯臘等；(8)加工綜合平衡劑主要是指乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種正溫度系數(shù)熱敏電阻。其目的是提供制取一種工藝簡(jiǎn)單、成本較低的新型的層片狀高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器。本發(fā)明的高分子聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻器的芯材主要由高分子聚合物45—55%、導(dǎo)電填料20—35%、經(jīng)表面處理的無(wú)機(jī)填料5—20%、加工助劑1—3%等組合而成。優(yōu)點(diǎn)是:用該法制得的熱敏電阻器性能優(yōu)良,能夠滿足電話通信中過(guò)流保護(hù)保安單元中卡接式聯(lián)結(jié)的要求,降低了成本,擴(kuò)大了應(yīng)用面。
文檔編號(hào)H01C7/02GK1222743SQ9710630
公開日1999年7月14日 申請(qǐng)日期1997年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月16日
發(fā)明者潘昂, 李從武, 毛曉峰, 盛建民, 余若葦, 朱稼, 魏錫廣, 陳興國(guó) 申請(qǐng)人:上海維安熱電材料有限公司